RU2779367C1 - Титановый имплантат с функцией локальной иммунотерапии для остеореконструктивной хирургии и профилактики местного рецидива онкологического заболевания и способ его изготовления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицине и ветеринарии и может быть использовано для восстановительной хирургии черепно-челюстно-лицевой области после резекции опухоли и для профилактики местного рецидива онкологического заболевания. Имплантат представляет собой пластину из титанового сплава ВТ6 с отверстиями округлой формы. Отверстия заполнены порошкообразным препаратом анти PD-1 методом компактирования. Размер пластины определяется конкретной клинической ситуацией. Основа из титанового сплава выполняет роль депо для препарата анти PD-1 и опосредует проявление механических, каркасных и прочностных свойств готового изделия. Препарат анти PD-1 опосредует стимуляцию противоопухолевой активности иммунной системой пациента за счет подавления иммуносупрессорных реакций. Плотное компактирование препарата анти PD-1 в отверстия титановой основы обеспечивает пролонгированное высвобождение препарата в окружающие ткани после имплантации. Таким образом, заявляемый имплантат может быть использован как для остеореконструкции при лечении онкологических больных, так и для профилактики рецидива основного заболевания у пациентов после условно-радикальных операций. Техническим результатом является минимизирование механической травматизации окружающих тканей при имплантации пациенту. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к медицине и ветеринарии, а именно к онкологии, и может быть использовано для восстановительной хирургии черепно-челюстно-лицевой области после резекции опухоли и для профилактики местного рецидива онкологического заболевания.

Для лечения онкологических больных предложено применение различных методов и средств иммунотерапии, как для терапии опухолей, так и для профилактики рецидива основного заболевания у пациентов после условно-радикальных операций. В качестве средств иммунотерапии используют биомедицинские клеточные продукты, рекомбинантные цитокины, а также антитела к мембранно-связанным опухоль-специфическим молекулам или рецепторам, вовлеченным в реализацию противоопухолевого иммунного ответа. Известен биомедицинский клеточный продукт с анти-HER2 специфической противоопухолевой активностью получения CAR-T-НК клеток [RU 2728361]. Предложено использовать аллостимулированные клетки в двухэтапной последовательной стратегии имплантации непосредственно в солидную опухоль для инициации иммунного противоопухолевого ответа организмом пациента [ЕР 1037643]. Предложено использовать комбинацию аллогенных клеток для терапии злокачественных опухолей для паратуморальной имплантации [СА 2346769]. Значительный практический интерес представляет лечение с помощью препаратов ингибиторов контрольных точек иммунитета. В частности, используют моноклональные антитела к PD-1 (анти PD-1) - регуляторному рецептору на поверхности Т-лимфоцитов и натуральных киллеров, опосредующим супрессорное влияние на эффекторы противоопухолевого иммунитета [ES 2427646T5]. Для эффективного терапевтического и профилактического воздействия препараты анти-PD-1 вводят пациентам в виде длительного курса (от 6 до 12 месяцев). Однако известно, что этот препарат при системном введении часто вызывает тяжелые побочные эффекты [doi: 10.1007/s12094-021-02598-6], как и другие средства иммунотерапии. Кроме того, высокая стоимость названного препарата и других средств иммунотерапии в целом ограничивает возможности курсового системного применения для некоторых пациентов. Для снижения вводимой дозы препарата было предложено доставлять препараты in situ локально в область развития онкологического процесса или высокого риска рецидива первичного заболевания после резекции опухоли, что призвано уменьшить риск развития побочных эффектов и снизить стоимость лечения. Известно изобретение, которое включает размещение in situ имплантата, содержащего и/или покрытого по крайней мере одним активным агентом, для лечения злокачественных опухолей непосредственно в/около/вне зоны массы злокачественных клеток (например, путем размещения имплантата непосредственно в области опухоли) или для профилактики рецидива [US 20110142904]. Было предложено интратуморальное введение рекомбинантных цитокинов: препарата интерферона для лечения базально-клеточного рака кожи [https://rsmu.ru/fileadmin/templates/DOC/Disser/10/d_abdulla_ibragim.pdf], а также фактора некроза опухоли - альфа для лечения внутриглазной и конъюнктивальной меланомы [RU 2175242 С1]. Известно изобретение для химиотерапии рака, предполагающее пролонгированное высвобождение из биоразлагаемых полимерных имплантатов (например, миллицилиндров и микросфер, а также in situ образующихся гелей) соединений (в том числе, блокирующих активность интерлейкина-6) в области иссечения злокачественной опухоли, или для предотвращения ее прогрессирования [WO 2017147169]. Известно изобретение, включающее имплантацию в непосредственной близости от опухоли специального депо на основе гидрогеля, способного длительно обеспечивать градиент хемокинов иммунных клеток и ингибиторов иммунных контрольных точек типа анти-PD-1 [WO 2020176790]. В качестве средства локальной иммунотерапии онкологических больных было предложено использовать мультимерный TRAIL R-2-специфичный скаффолд, на основе 3 домена FnIII тенасцина (Tn3), обладающий повышенной аффинностью относительно клеточного рецептора 2 TRAIL (TRAIL R2) [RU 2628699].

Титан и его сплавы широко используются в качестве основы медицинских имплантатов, применяемых для возмещения дефектов не только трубчатых, но и плоских костей, где выполняют в основном каркасную функцию. В частности, известно изобретение, представляющее собой пластину на основе титана для закрытия дефектов черепа после трепанаций [US 9827012 B2] и дефектов костей челюстно-лицевой зоны [US 10080567 B2]. Для лечения пациентов с трудно доступными для хирургического лечения опухолями и для реконструкции у них костных дефектов после условно-радикальных операций оптимальным является применение медицинских изделий, сочетающих высокие прочностные и механические свойства титановых сплавов (например, сплав ВТ6) с противоопухолевой активностью для профилактики развития местного рецидива основного заболевания. Например, известно изобретение, где описывается материал из никель-титанового сплава с модифицированной поверхностью, обладающий эффектом селективного ингибирования роста опухоли, за счет выделения ионов никеля [CN 104436315 А]. Однако высвобождение активных ионов происходит только при условии выраженного ацидоза, а также существует риск развития неспецифического токсического действия эффекторных ионов. Однако противоопухолевый эффект такого изделия может быть опосредован как прямым цитотоксическим воздействием на опухолевые клетки, так и активацией противоопухолевого иммунитета пациента.

В качестве прототипа заявляемого изобретения принято использование имплантируемых пористых титановых носителей с депонированной в их поры суспензией лимфокин-активированных киллеров (ЛАК) на основе натуральных киллеров - субпопуляции аутологичных лимфоцитов, модифицированных рекомбинантными цитокинами ex vivo, для иммунореабилитации онкологических больных [RU 2400238]. В прототипе описан способ, согласно которому генерируют культуру ЛАК в присутствии интерлейкина-2 (ИЛ-2), а затем депонируют взвесь полученных клеток в стерилизованных и промытых культуральной средой пористых титановых носителях с пористостью 55-60%. Противоопухолевый эффект имплантированных скаффолдов реализуется путем прямого цитотоксического воздействия ЛАК на опухолевые клетки, а также опосредованной активацией звеньев противоопухолевого иммунитета пациента.

Недостатки прототипа: высокий риск развития местной воспалительной реакции из-за высвобождения активированными лимфоцитами провоспалительных цитокинов, а также за счет оксидативного стресса, обусловленного накоплением свободных радикалов в области имплантации изделия. Известно также, что в связи с повреждением нормальных эндотелиальных клеток сосудов под воздействием ИЛ-2 и ЛАК существует риск возрастания частоты метастазов злокачественных опухолей [Майбородин И.В. с соавт, 2009].

Задачей заявляемого изобретения является создание имплантата для восстановительной хирургии черепно-челюстно-лицевой области после резекции опухоли и для профилактики местного рецидива онкологического заболевания.

Заявляемое изобретение характеризуется тем, что основа, представляет собой пластину из титанового сплава ВТ6 с отверстиями округлой формы, заполненными порошкообразным препаратом анти PD-1 методом компактирования. Размер пластины определяется конкретной клинической ситуацией.

Получение образцов заявляемого изделия осуществляют следующим образом. В качестве основы изделия используют заготовку с ровной поверхностью площадью не менее 1 см из титанового сплава ВТ6. Затем поверхность изделия механически шлифуют со всех сторон и выпиливают отверстия диаметром 1-2 мм с помощью электроэрозионной резки, а затем плотно заполняют отверстия заготовки порошкообразной формой препарата анти PD-1 при соблюдении температуры не выше 42°С.

Технический результат

В результате описанных действий получают изделие с отшлифованной поверхностью, что минимизирует механическую травматизацию окружающих тканей при имплантации пациенту. Основа из титанового сплава выполняет роль депо для препарата анти PD-1 и опосредует проявление механических, каркасных и прочностных свойств готового изделия. Препарат анти PD-1 опосредует стимуляцию противоопухолевой активности иммунной системой пациента за счет подавления иммуносупрессорных реакций. Плотное компактирование препарата анти PD-1 в отверстиях титановой пластины-основы обеспечивает пролонгированное высвобождение препарата в окружающие ткани после имплантации. Таким образом, заявляемое изделие может быть использовано как для остеореконструкции при лечении онкологических больных, так и для профилактики рецидива основного заболевания у пациентов после условно-радикальных операций.

Изобретение иллюстрируется фигурой 1а-в

На фиг. 1а - фотография титанового имплантата с отверстиями диаметром 1 мм (увеличение в 2,1 раза).

На фиг. 1б - фотография титанового имплантата с отверстиями 1,5 мм (увеличение в 2,1 раза).

На фиг 1в - фотография титанового имплантата с отверстиями 2 мм (увеличение в 2,1 раза).

Изобретение иллюстрировано двумя примерами.

Пример №1. Исследование биоактивных свойств.

Изготавливали заготовки изделий из титанового сплава марки ВТ6 в виде дисков диаметром 1 см, толщиной 2 мм методом электроэрозионной резки. После шлифовки образцов выпиливали отверстия округлой формы диаметром 1 мм; 1,5 мм и 2 мм, глубиной не менее 2 мм методом электроэрозионной резки (Фиг. 1а-в). Затем в прорези вносили порошкообразную форму препарата анти PD-1 методом компактирования с помощью лабораторного пресса при давлении 1-5 атм. Полученное изделие упаковывали и стерилизовали радиационным способом. Эффективность стимуляции противоопухолевой активности тестировали в эксперименте in vitro. С этой целью образцы изделий размещали на дне лунок 12-луночного планшета, на них наносили мононуклеарные лейкоциты крови пациента с метастазами рака молочной железы в кости бедра, суспендированные в полной питательной среде на основе RPMI-1640 и 10% фетальной телячьей сыворотки. После 3 суток инкубации при 37°С в атмосфере с 5% углекислого газа, оценивали изменение фенотипа лимфоцитов методом проточной цитометрии и их цитотоксическую активность относительно клеток рака молочной железы линии MCF7. В качестве контроля использовали лейкоциты пациента, инкубированные в среде без образцов изделия при соблюдении вышеописанных условий. Полученные данные свидетельствуют о том, что цитотоксическая активность клеток, инкубированных с образцами заявляемого изделия всех типов, достоверно превышала клеточную активность в контроле в 1,5-2,2 раза (р<0,05). Одновременно наблюдали значительные изменения фенотипа лимфоцитов, свидетельствующие о снижении в 2,4 раза экспрессии ингибиторного рецептора PD-1 цитотоксическими Т-лимфоцитами и натуральными киллерами под воздействием контакта с тестируемыми изделиями (р<0,05 в сравнении с контролем). Был сделан вывод о том, что под влиянием выхода анти PD-1 из депо в титановой пластине происходила блокировка ингибиторных PD-1 рецепторов, ассоциированных с активированными лимфоцитами, что позволило в полной мере реализовать их противоопухолевый потенциал.

Пример №2. Исследование механических свойств.

Изготавливали заготовки изделий из титанового сплава марки ВТ6 в виде дисков диаметром 1 см, толщиной 4 мм с отверстиями округлой формы диаметром 1 мм; 1,5 мм и 2 мм, как описано в примере №1. Проводили исследования микротвердости по Бринелю Н и модуля Юнга Е с помощью наноиндентирования индентором Берковица. Согласно полученным данным, образцы заявляемого изделия характеризовались следующими величинами Н=5 ГПа и Е=120 ГПа. Полученные значения близки к значениям означенных параметров перфорированных пластин и сетчатых конструкций из сплавов титана, разрешенных для применения при остеореконструктивных операциях (р>0,05). Следовательно, механические свойства изготовленных образцов отвечают требованиям, предъявляемым к материалам для реконструкции костей черепно-челюстно-лицевой области.

Таким образом, заявляемое изобретение может быть использовано как для остеореконструкции при лечении онкологических больных, так и для профилактики рецидива основного заболевания у пациентов после условно-радикальных операций.

Пример 3.

Изготавливали заготовки изделий из титанового сплава марки ВТ6 в виде квадратных пластин с длиной сторон 5 мм, толщиной 3 мм с отверстиями округлой формы диаметром 1 мм; 1,5 мм и 2 мм, как описано в примере №1. Полученное изделие упаковывали и стерилизовали радиационным способом. Исследования проводили на мышах линии C57BL/6 с привитой в области верхней трети голени меланомой линии В16, у которых производили резекцию первичного опухолевого узла и формировали искусственный дефект стенки большеберцовой кости в проксимальной области ее диафиза. У животных опытной группы дефект замещали заявляемым имплантатом, а в контрольной группе реконструкцию костного дефекта не проводили. Результат оценивали через 21 день. Было установлено, что все животные опытной группы демонстрировали полную опороспособность конечности с реконструированной костью, тогда как у 80% животных контрольной группы наблюдалась хромота, вызванная несовершенным остеосинтезом в дефектной области. По результатам вскрытия животных обеих групп было установлено, что у всех животных с имплантатами не наблюдали признаков местного рецидива в области проведения хирургического вмешательства, тогда как у 75% мышей контрольной группы наблюдали формирование узлов меланомы в области костного дефекта. Полученные результаты доказывают, что применение заявляемых имплантатов не только обеспечило эффективную остеореконструкцию в области костного дефекта, но и обеспечило профилактику рецидива опухоли после резекции первичного узла.

Claims (2)

1. Титановый имплантат для локальной иммунотерапии при остеореконструктивной хирургии и для профилактики местного рецидива онкологического заболевания, отличающийся тем, что выполнен в виде пластины с отверстиями округлой формы, которые заполнены порошкообразным препаратом анти PD-1, причем пластина выполнена из титанового сплава ВТ6 и имеет толщину 2-4 мм.

2. Способ изготовления титанового имплантата по п. 1, включающий обработку титановой пластины, поверхность которой механически шлифуют со всех сторон, затем, с помощью электроэрозионной резки, в пластине выпиливают отверстия округлой формы диаметром 1-2 мм и глубиной не менее 2 мм, которые плотно заполняют порошкообразной формой препарата анти PD-1 методом компактирования при температуре не выше 42°С.

Images